物联网技术与应用复习知识点.docx

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物联网技术与应用复习知识点

第一章

1物联网定义

物联网是指物体的信息通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现物与物、人与物之间的自动化的信息交互与处理的智能网络。

2物联网三大特征

（1）全面感知;利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取

（2）可靠传送:

通过将物体接入信息网络，依托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享（3）智能处理:

利用各种智能计算技术，对海量的感知数据和信息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制

4面向物联网的传感技术

（1）低耗自组、异构互连、泛在协同的无线传感网络。

（2）智能化传感器网络节点研究。

（3）传感器网络组织结构及底层协议研究。

（4）对传感器网络自身的检测与控制。

（5）传感器网络的安全问题。

（6）先进测试技术及网络化测控。

5物联网中的智能技术

智能技术是为了有效地达到某种预期的目的，利用知识所采用的各种方法和手段。

（1）人工智能理论研究

（2）机器学习（3）智能控制技术与系统（4）智能信号处理

8什么是IPv6

IPv6是"Internet Protocol Version 6"的缩写，也被称作下一代互联网协议，它是由IETF设计的用来替代现行的IPv4协议的一种新的IP协议。

9IPv6与物联网的关系

物联网的发展与IPv6紧密联系,因为每个物联网链接的对象都需要IP地址作为识别码

而目前IPv4的地址已经不够用.IPv6拥有巨大的地址空间,他的地址空间完全可以满足结点标识的需要

第二章

1物联网层次结构模型

（1）信息感知层:

实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。

（2）物联接入层:

主要任务是将信息感知层采集到的信息，通过各种网络技术进行汇总，将大范围内的信息整合到一块，以供处理。

（3）网络传输层:

基本功能是利用互联网、移动通信网、传感器网络及其融合技术等，将感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传输（远距离传输）。

（4）技术支撑层:

主要任务是开展物联网基础信息运营与管理，是网络基础设施与架构的主体。

（5）应用接口层:

物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，主要完成服务发现和服务呈现的工作。

5物联网网关是什么是一种跨信息感知层和网络传输层的设备

6物联网的应用?

监控型（物流监控、污染监控）查询型（智能检索、远程抄表）

控制型（智能交通、智能家居、路灯控制）扫描型（手机钱包、高速公路不停车收费）

8物联网体系的特点:

实时性,大范围,自动化,全天候

9RFID的缺点

（1）、RFID读写器不能实时感应环境的变换；

（2）、覆盖范围受限。

优点

（1）扫描识别性能强

（2）数据的记忆体容量有不断扩大趋势（3）抗污染能力和耐久性比较好（4）可重复使用（5）体积小型化、形状多样化（6）.安全性

10基于传感器的物联网

从传感器技术出发,可在传感网络的基础上建立基于传感技术的物联网.由传感器,通信网络和信息处理系统为主构成的传感网技术具有实时数据采集,监督控制和信息共享与存储管理等功能.

11物联网与泛在网的关系

泛在网使之无所不在的网络,相对于物联网技术的当前可实现性来说,泛在网属于未来信息网络技术发展的理想状态和长期愿景.对于物联网,传感网,广电网,互联网,电信网等网络相互融合形成的网络,成为泛在网

12传感器网络与RFID的关系

RFID和传感器具有不同的技术特点,传感器可以检测感应到各种信息,但缺乏对物品的标识能力,而RFID技术恰恰具有强大的标识物品能力,但是RFID读写器不能实时感应当前环境的改变,而且受到距离的影响,而传感器网络较长的有效距离将拓展RFID技术的应用范围.传感器,传感器网络和RFID技术都是物联网技术的重要组成部分

13物联网四大支柱业务群:

RFID,传感网,M2M,两化融合

14物联网四大支撑网络

短距离无线通信（ZigBee,蓝牙,RFID）,长距离无线通信（GPRS,3G,4G,）,短距离有线通信（ModBus,DeviceNet）,长距离有线通信（计算机网,广电网,电信网）

15物联网与传感器网络的关系

不同点：

（1）、传感网更强调感知能力，而不注重对物体的标识和指示。

物联网则强调人感知物，强调标识物的手段，除传感器外，还有射频识别、二维码、一维码等。

（2）、物联网的概念相对比传感器大一些（3）、在人为参与度方面也有不同，物联网是规模化的信息整合，一般还需要人的参与和主动搜索。

传感网几乎无需人工干预。

相同点：

目标都是突破人与人通信的模式建立物与物、物与人之间的通信。

16短距离无线通信同长距离无线通信的区别

（1）、短距离无线通信的主要特点为通信距离短，覆盖距离一般在几十米到200米以内；覆盖的范围响应也比较小。

（2）、无线发射器的发射功率较低，发射功率一般小于100mV

（3）、自由地连接各种个人便携式电子设备、计算机外部设备和各种家用电气设备，实现信息共享和多业务的无线传输.（4）、不用申请无线频道。

区别于无线广播等长距离无线传输。

（5）、高频操作，工作频段一般以GHZ为单位。

17无线局域网的特点

（1）机动性高,移动性强

（2）安装过程简单而快速,（3）可与有线网络紧密结合

（4）安全保密功能让数据传输更具保障（5）组网灵活,即插即用,不必改变现有网络构架

（6）解决有线网络布设困难时的传输问题（7）可以把网络应用延伸到室外

18短距离无线通信,有线无线的比较

有线接入无线接入

属固定投资,不可搬移可移动性强,提供富有个性的服务

施工需考虑地形取得政府同意频谱资源开放使用

施工周期长不利于抢占市场施工简便周期短,易于网络快速接入

成本回收周期长低成本易扩展

性能非常可靠性能可靠

适合长期大规模客户适合非长期零散用户

19RFID技术的定义

RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，它利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。

RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

20RFID的组成:

标签阅读器天线

21RFID的工作原理

标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（即 Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（即 Active Tag，有源标签或主动标签），阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理

22RFID的耦合方式

以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成, 感应耦合（Inductive Coupling） 及后向散射耦合（Backscatter Coupling）两种, 一般低频的RFID大都采用第一种式, 而较高频大多采用第二种方式

23传感网、物联网与泛在网络的关系

24有线局域网和无线局域网的定义

（1）有线局域网:

采用传统线缆,交换机或集线器及计算机等终端设备组成覆盖局部地域的网络,用户通过该网络完成信息交互功能

（2）无线局域网:

是以射频无线电波通信技术构建的局域网,虽不采用线缆,但也能提供传统有线局域网的所有功能

25Adhoc网络是什么

需要一种不依赖于固定基础设施，并且能够快速和灵活配置的移动通信网络技术，AdHoc网络就是为了满足这种特殊应用需求而产生的

26Adhoc网络组成

（1）由一组带有无线通信收发装置的移动终点组成

（2）网络中每个移动终端自由移动

（3）网络中所有移动终端地位相等

（4）可以在任何时候,任何地点快速构建

（5）不需要现有信息基础网络设施的支持

（6）是一个多跳,临时,无中心网络

27Adhoc网络缺点

安全性差,网络的可扩展性不强,存在单向的无线信道,生存时间短

28什么是无线Mesh网络

无线Mesh网络是通过无线链路把固定的和移动的节点连接起来，构成一个多跳的移动自组织网络。

在这种网络中，节点由Mesh路由和Mesh客户端两种节点构成。

每个节点都具有路由器和中继器的功能，可以为网络的其它节点存储转发数据包。

29无线Mesh网络设计思想

任何设备节点都可以作为接入点（AP）和路由器;每个节点都可以接收和发送数据;

每个节点都可以和对等节点直接通信，不再需要基站转发;和Internet网络一样当一条传送线路中断时，可以选择另一条线路进行连接。

30无线MESH网络的产生

蜂窝移动系统在应用上的局限性；AdHoc网络使用场合；WLAN在技术上的缺陷。

31无线mesh网络结构

（1）客户Mesh网络

（2）骨干Mesh网络（3）混合Mesh网络

32无线MESH网络与蜂窝通信技术的比较

（1）可靠性:

无线MESH网络采用多跳网络结构，是多点对多点的通信，蜂窝通信是点到多点的通信，当一条传输线路中断时，无线MESH网络可以寻找代替线路，而蜂窝通信技术则不能，所以其可靠性更好。

（2）成本:

WMN中，大大节省了骨干网络的建设成本，而且接入点、WMN路由器等基础设施，要比基站便宜的多，而且维护方便。

（3）控制方式:

WMN是分布式的控制，蜂窝通信是集中式（4）传输速率大大提高

33无线MESH网络与Adhoc网络的比较

（1）WMN注重的是“无线”，而Adhoc网络更强调的是“移动”。

（2）WMN多为静态或弱移动的拓扑，而Adhoc网络多为随意移动（包括高速移动）的网络拓扑

（3）WMN节点的主要业务是来往于因特网网关的业务，Adhoc网络节点的主要业务是任意一对节点之间的业务流。

（4）WMN主要是因特网或宽带多媒体通信业务的接入，Adhoc网络主要应用在军事上或其他专业通信，还未进行大规模的商用。

34无线MESH网络与其他通信网络的区别

35无线MESH网络优点

与现有的网络兼容;结构灵活，组网方便;可靠性高;低成本;高宽带;非视距传输

36无线MESH网络不足互操作性;通信延迟;安全

37移动通信网早期移动通信系统：

采用大区制

特点：

高架天线、大功率发射机;增大覆盖面积

缺点:

传输损耗随着距离的增加而增加，而且与地形环境密切相关，因而终端与基站之间的通信距离是有限的，服务范围受到限制。

可容纳的用户数是有限制的，无法满足大容量的要求。

38移动通信网区群的含义

相邻的使用不同频道所有小区,这些小区共同使用了系统提供的所有频率资源

39什么是卫星通信

是指利用人造地球卫星作为中继转发无线电波,再两个或多个地球站之间进行的通信

40电力载波是什么

电力线载波（PowerLineCarrier）,简称PLC，是指利用电力线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式

PLC是电力系统特有的通信方式，用于电力系统的调度通信、保护、生产指挥、行政业务通信及各种信息传输

13条形码定义：

将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排序，用以表达一组信息的图形标示符。

按码制分：

UPC骂，EAN码，交叉25码，39码，库德巴码，128码，93,49

按维数：

一维二维

优点：

可靠性强，效率高，成本低，易于制作，构造简单，灵活使用，采集信息量大

结构：

静区起始字符数据字符终止字符静区

二维条码特点;1.信息容量更大。

2.准确性更高。

3.编码范围广可以表示图像数据。

4.纠错能力强。

5.保密防伪性好。

6.全方位读取。

7.可用多种阅读设备阅读，无需另接数据库

分类：

堆叠式/行排式二维码矩阵式二维码

第三章

1自动识别是指通过非人工手段获取被识别对象所包含的标识信息或特征信息，并且不使用键盘即可实现数据实时输入计算机或其他微处理器控制设备的技术。

特点：

准确性，高效性，兼容性

根据识别对象的特征、识别原理和方式可以分为数据采集技术（定义识别）和特征提取技术（模式识别）两大类

数据采集技术：

光，磁，电存储器特征提取技术：

静态特征，动态特征，属性特征

工作原理：

自动识别系统是一个以信息处理为主的技术系统，也是一个传感器技术、计算机技术、通信技术综合应用的系统，其输入端是被识别信息，输出端是已识别信息。

完整的自动识别计算机管理系统包括自动识别系统，应用程序接口或者中间件和应用系统软件。

2生物特征识别技术是基于某人的生理特征或行为特征用自动化的方法予以辨识或认证的技术。

比较：

传统身份鉴定技术是指基于特定持有物和基于特定知识进行身份鉴定的一种技术。

缺点是：

特定持有物易丢失、被盗和遗忘。

特定知识则存在记忆上的问题。

密码太复杂，容易遗忘；密码简单，则容易被破译和猜测。

生物识别技术特点：

随身性，安全性，唯一性，稳定性，广泛性，方便性，可采集性，可接受性

生物识别的主要过程：

原始数据获取，特征提取，比较和匹配

3常用的生物识别技术：

指纹识别虹膜识别视网膜识别签名识别面部识别声音识别

4指纹识别固有特性：

确定性，惟一性。

可分类性

系统构成：

读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对

基本过程：

通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像;要对原始图像进行预处理，使之更清晰;提取指纹特征，建立指纹的数字表示特征数据;验证端采集指纹，提取特征;与数据库指纹匹配，计算相似度，给出匹配结果。

采集设备：

光学硅晶体传感器超声波其他类型

优点：

a.指纹是人体独一无二的特征b.可采集的指纹多，最多可达10个，而且每个指纹都是独一无二的c.扫描指纹的速度快，使用非常方便。

d.指纹与采集头直接接触，读取特征方法可靠e.指纹采集头体积小，价格低廉。

缺点：

a.某些人或某些群体的指纹特征很少，故而很难成像b.过去因为犯罪记录中使用指纹，有些人害怕将指纹记录在案c.实际上现在的指纹鉴别技术都可以不存储任何含有指纹图像的数据，而只是存储从指纹中得到的加密的指纹特征数据d.每一次使用指纹时，都会在指纹采集头上留下用户的指纹印痕，而这些指纹痕迹存在被用来复制指纹的可能性。

5膜识别技术步骤：

图像获取像预处理特征提取特征匹配

优点：

唯一性，稳定性，可采集性，非侵犯性

缺点：

a.仍未进行唯一性的认证b.很难将图象获取设备小型化c.摄像头价格昂贵d.镜头可能使图象畸变而使可靠性降低e.黑眼睛极难读取f.需要一个较好的光源

6视网膜识别优点;

（1）精确度高，错误接受率低于百万分之一。

（2）生物识别样本稳定，不磨损，不老化，不受疾病影响。

（3）难以伪造，是一个最难欺骗的系统（4）使用者不需要和设备直接接触

缺点：

未进行过任何的测试，当前的视网膜识别系统只是用统计学原理进行小规模的试验，而没有进行过现实世界的唯一性认证试验；光照射眼球的背面可能会影响使用者健康，这需要进一步研究；消费者而言，视网膜技术没有吸引力；难进一步降低成本。

7面部识别四步：

建立人脸的面像档案，取当前的人体面像，当前的面纹编码与档案库存比对，确定面像身份或提出身份选择

优点：

易于使用，非常适合隐蔽进行面像采集；可直观比对，以核查某人身份。

缺点：

面部的位置和周围的光环境可能影响系统的精确性，采集图象的设备昂贵

8磁条技术：

优点：

数据可读写，数据存储量大，便于使用，成本低廉。

缺点：

数据存储时间长短受磁性粒子极性的耐久性限制以及存储数据的安全性较低。

9IC卡分为接触式和非接触式

应用系统构成要素：

IC卡，IC卡接口设备PC网络与计算机

特点：

存储容量大，体积小，重量小，抗干扰能力强，便于携带，易于使用，安全性高

10传感器定义：

传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律变换成某种可用信号输出的器件和装置。

功能：

物理世界的“感觉器官”；从狭义角度来看，传感器是一种将测量信号转换成电信号的变换器；广义角度来看，传感器是指在电子检测控制设备输入部分中起检测信号作用的器件

组成：

敏感元件：

直接感受被测非电量并按一定规律转换成与被测量有确定关系的其它量的元件。

传感元件：

又称变换器。

能将敏感元件感受到的非电量直接转换成电量的器件

11按信号变化的特征分为物性型传感器和结构型传感器

按用途，分为力传感器、加速度传感器、位移传感器、温度传感器、流量传感器

按基本效应分，可以有物理/化学、生物等传感器

按工作的物理基础，分为电气式传感器、光学式传感器、机械式传感器

按能量关系，分为有源传感器和无源传感器

按测量方式，分为接触式传感器和非接触式传感器

按输出信号的形式，分为模拟式传感器和数字式传感器

12静态特性参数

测量范围和量程量程=xmax-xmin

灵敏度指传感器或检测系统在稳态下输出量变化和引起此变化的输入量变化的比值。

它是输入和输出特性曲线的斜率

线性度指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度

端基线性度:

传感器实际平均输出特性曲线对端基直线的最大偏差

端点平移拟合：

在端点连线拟合基础上使直线平移，移动距离为原先的一半

独立线性度重复度迟滞分辨力与阈值漂移精确度

最小二乘线性度

新型传感器：

气敏，温湿，光栅数字，光电式，智能

1.EPC（产品电子编码）定义

旨在为每一件单品建立全球的、开放的标识标准，实现全球范围内对单件产品的跟踪与追溯，从而有效提高供应链管理水平、降低物流成本。

EPC的载体是RFID电子标签，并借助互联网来实现信息的传递。

EPC是一个完整的、复杂的、综合的系统

2EPC编码特点

科学性兼容性全面性合理性无歧视性

4目前的EPC系统中应用的编码类型主要有三种：

64位、96位和256位.EPC编码由版本号、产品域名管理、产品分类部分和序列号四个字段组成

5EPC/RFID与条码技术

条形码：

条形码是应用了不同宽度的黑白条码反射光来编码，具体成本低廉，使用方便，缺点是编码容量不足

RFID:

RFID标签是存储了具体的EPC标准的产品编码信息的产品标签，它会因不同应用场合的具体要求而表现出不同的封装形式，如纽扣类、IC卡类以及条形码形式等等

EPC:

EPC是编码标准，规定了对具体不同商品产品唯一的编码格式，完成RFID产品信息编码

7EPC/RFID与条形码相比，优点

1唯一标识；2读取方便；3长寿耐用；4动态更改；5可扩展性6.保密性强

8EPC识别流程

1EPC编码读写器读出商品中的EPC编码信息

2由EPC产品管理中间件，传输到Internet中

3经过网络传到ONS服务器，找到该EPC对应的IP地址，由IP地址找到PML服务器，从产品信息的数据库中，获取相关实物信息并作相应处理

9.物联网与EPC/RFID技术应用展望

（1）零售业2物流业；3制造业；4有效防伪；5军事领域

1MEMS（产品电子编码）

定义：

微机电系统MEMS从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，甚至接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。

特点：

（1）、微型化特点

（2）多样化特点（3）稳定性特点（4）集成化特点（5）批量化特点。

（6）广义化特点

优点：

MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗小、成本低、可靠性高、性能优异、功能强大、可以批量生产。

信息系统分为以下几种：

MIS管理信息系统.DSS决策支持系统.只能决策支持系统.空间信息系统.

2GIS

（1）地理信息系统的组成：

系统硬件.系统软件.空间数据库.用户.

GIS的操作对象是地理实体或空间数据。

地理空间数据：

（2）信息的特征：

客观性;适用性;可传输性共享性;空间分布性;数据量大信息载体的多样性

（3）功能：

1.数据采集与编辑2.数据存储与管理3.数据处理和变换4.空间分析和统计5.产品制作与显示6.二次开发和编程

（4）点线面的实例：

1.GIS用于全球环境变化动态监测2.GIS用于自然资源调查与管理3.GIS用于城市、区域规划和地籍管理4.GIS用于预测和辅助决策

GIS空间数据分为以下几种类型:

1按数据来源分类1.地图数据2.影像数据;3.地形数据4.属性数据5.元数据：

数据的数据；

2按数据所表达的地理实体几何形状分类

1.点数据；2.线数据；3.面数据

地理实体的特征：

属性特征.空间特征.时间特征.

（9）矢量数据.矢量结构的特点：

属性隐含，定位明显

点实体：

记录点坐标和属性代码

线实体：

记录两个或一系列采样

面实体：

记录边界上一系列采样点的坐标，由于多边形封闭，边界为闭合环，加面域属性代码。

北斗系统和GPS的比较

1.“无线传感器网络”术语的标准定义

无线传感器网络（WSN）是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户。

2.传感器网络基本工作过程

1）传感器节点的处理器模块完成计算与控制功能，射频模块完成无线通信传输功能，传感器探测模块完成数据采集功能，通常由电池供电，封装成完整的低功耗无线传感器网络。

（2）网关节点只需要具有处理器模块和射频模块，通过无线方式接收探测终端发送来的数据信息，再传输给有线网络的PC机或服务器。

（3）各种类型的低功耗网络终端节点可以构成星形拓扑结构，或者混合型的ZigBee拓扑结构，有的路由节点还可以采用电源供电方式。

（4）当通信环境发生变化导致两个节点失效时，先前借助它们传输数据的其他节点将自动重新选择路由，保证在网络出现故障时能够实现自动愈合。

3.无线传感器网络与Adhoc网络的比较

不同点：

1）网络功能：

WSN是以获取感知信息为主要目的信息采集网络。

AD-hoc是解决人与人，设备与设备之间信息传输

2）结点能力：

WSN小型化，低成本，低功耗，处理能力低，通信速率与通信距离有限。

AD-hoc处理与存储能力，通信能力，可靠性相对强大。

3）网络形态：

WSN大规模，密度高。

AD-hoc是小型网络，密度高后冲突增大。

4）拓扑结构：

WSN是一到多，多到一（结点到用户，结点间一般不存在通信）。

AD-hoc是任意的点到点

5）业务特征：

WSN由用户发起查询或节点检测到异常或周期报告，业务量低。

AD-hoc是传输语音，数据，视频等业务，业务量高。

6）关注问题：

WSN以数据为中心，电池供电，能量有限，所以限制其网络协议算法设计强点简单高效。

AD-hoc以通信为目的，与能量无关，以网络容量，Qos，业务传输的有效性为主。

相同点：

不依托任何网络基础设施的情况下开展工作：

都可以依靠节点之间的自组织行为对信道资源的使用以及在网络拓扑动态变化的情况下实现多跳路由转发等功能。

4.无线传感器网络的特征

1）能量受限2）可扩展性3）健壮性4）环境适应性5）实时性

5.传感器网络节点的结构

传感器模块：

传感器，AD/DC转换器。

监测区域内信息的采集和数据转换。

计算与存贮模块：

应用程序，内存，处理器。

控制整个传感器节点的操作，存储和处理本身采集的数据和其他节点发来的数据。

无线通信模块：

网络层，MAC层，物理层。

与其他传感器节点进行无线通信，交换控制信息和收发采集数据。

能量供应模块：

微型电池。

为传感器节点提供能量。

6.传感器节点的限制条件

电源能量有限通信能力受限计算和存储能力受限

7.传感器网络的结构

平面结构：

（等式结构）网络负荷由多条路径共同承担但可扩充性差。

分层结构：

具有很好的扩充性，但能量消耗巨大。

8.传感器网络由数据获取子网、数据分布子网和控制管理中心三部分组成。

主要组成部分是集成了传感器、数据